FR2564591A1 - Combustivity meter and methods of use for the determination of the combustive power and of the combustivity value of fuels - Google Patents
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Abstract
Description
COMBURINETRE ET METHODE D'UTILISATION POUR LA DETERMINATION
PRECISE W POUVOIR COMBURrVORE ET DE L'INDICE DE
COMBURITZ DES COMBUSTIBLES
La présente invention se situe dans le domaine de la comburimétrie.COMBURINETER AND METHOD OF USE FOR DETERMINATION
PRECISE W COMBURrVORE POWER AND INDEX
COMBUTE FUELS
The present invention is in the field of comburimetry.
La comburimétrie, comme on le sait, est une technique permettant de connaitre la quantité d'air comburant juste nécessaire pour brûler complètement un combustible. Comburimetry, as we know, is a technique allowing to know the quantity of combustion air just necessary to completely burn a fuel.
Classiquement, cette information est donnée par une grandeur qui est généralement le pouvoir comburivore ou l'indice de comburité du combustible considéré, ou les deux. Conventionally, this information is given by a quantity which is generally the combustive power or the combustibility index of the fuel considered, or both.
On rappelle que le pouvoir comburivore se définit comme le quotient d'un volume d'air au volume de combustible, gazeux ou gazéifié, pouvant être complètement brûlé par ce volume d'air, et que l'indice de comburité se définit comme le rapport entre le pouvoir comburivore et la racine carrée de la densité du combustible. It is recalled that the combustive power is defined as the quotient of a volume of air to the volume of fuel, gaseous or gasified, which can be completely burned by this volume of air, and that the index of combustion is defined as the ratio between the combustive power and the square root of the fuel density.
Les dispositifs de comburimétrie, habituellement dénommés "comburimètres", ont quel que soit leur type, un principe. de fonctionnement commun qui consiste à brûler dans un four à catalyse un mélange "air comburant - combustible", puis à doser l'oxygène libre des fumées pour en déterminer l'excès stoechiométrique. Comburimetry devices, usually called "comburimeters", have whatever their type, a principle. of common operation which consists in burning in an oven with catalysis a mixture "oxidizing air - fuel", then in measuring the free oxygen of the fumes to determine its stoichiometric excess.
C'est en fait cette quantité d'oxygène excédentaire qui est liée au pouvoir comburivore et, par conséquent, également à l'indice de comburité.It is in fact this quantity of excess oxygen which is linked to the comburivorous capacity and, consequently, also to the index of combustibility.
Des formulations diverses peuvent être présentées, notamment la formule d'application générale suivante pouvoir comburivore
où R est le rapport de dilution de l'air dans le gaz, que l'on mesure couramment par l'analyse de l'oxygène, V'f est le pouvoir fumigène humide du gaz, a est la concentration d'oxygène dans l'air, et O2 est la concentration d'oxygène excédentaire dans les fumées (grandeur mesurée par le comburimètre). Various formulations can be presented, in particular the following general application formula
where R is the dilution ratio of air in gas, which is commonly measured by oxygen analysis, V'f is the wet smoke power of the gas, a is the oxygen concentration in l 'air, and O2 is the concentration of excess oxygen in the fumes (quantity measured by the comburimeter).
indice de comburité
où RG est un rapport de dilution air/gaz établi initialement avec un gaz étalon de densité dG connue, et d la densité du gaz à étudier.combustion index
where RG is an air / gas dilution ratio established initially with a standard gas of known density dG, and d the density of the gas to be studied.
On observera, au travers de cet exemple, que la détermination précise du pouvoir comburivore et de l'indice de comburité passe par une connaissance rigoureuse du volume des fumées de combustion, du rapport de dilution et de la densité du gaz, laquelle, en dehors du cas idéal du laboratoire, est une grandeur variable difficilement déterminable avec précision en permanence. It will be observed, through this example, that the precise determination of the comburivorous capacity and of the index of combustibility requires a rigorous knowledge of the volume of combustion fumes, of the dilution ratio and of the density of the gas, which, apart of the ideal case of the laboratory, is a variable quantity difficult to determine with precision permanently.
Cette observation reste générale, quelle que soit la formulation retenue. This observation remains general, whatever the formulation used.
Il est donc usuel d'émettre des hypothèses simplificatrices pour interpréter ces relations et les conceptions des comburimè- tres existants reflètent ces simplifications. It is therefore usual to put forward simplifying hypotheses to interpret these relationships and the conceptions of existing comburimeters reflect these simplifications.
Ainsi, en sidérurgie par exemple, les calculs sont généralement effectués en utilisant, pour chaque mélange gazeux étudié, une valeur moyenne de la densité. De plus, le rapport de dilution R est supposé constant. En réalité, R est lié au volume de gaz qui s'écoule, qui est lui-même fonction de la densité du gaz. Thus, in the steel industry for example, the calculations are generally carried out using, for each gas mixture studied, an average value of the density. In addition, the dilution ratio R is assumed to be constant. In reality, R is related to the volume of gas flowing, which is itself a function of the density of the gas.
Un autre facteur important, et qui est totalement négligé par cette méthode de mesure, est la présence d'oxygène dans le gaz combustible avant la combustion. En effet, les comburimètres classiques ne permettent la mesure de l'oxygène dans le mélange air/gaz qu'après la combustion et non pas avant. Or 0,1 % de volume d'oxygène libre dans le gaz combustible entrasse une erreur voisine de 1 % relatif sur le pouvoir comburivore et sur l'indice de comburité. Another important factor, which is completely overlooked by this measurement method, is the presence of oxygen in the fuel gas before combustion. Indeed, conventional comburimeters allow the measurement of oxygen in the air / gas mixture only after combustion and not before. However 0.1% of the volume of free oxygen in the combustible gas leads to an error close to 1% relative on the comburivorous capacity and on the index of combustibility.
Par ailleurs, il est également supposé que les fumées de combustion ne contiennent pas d'imbrûlés. Furthermore, it is also assumed that the combustion fumes do not contain unburnt materials.
Ainsi, en tenant compte de toutes les sources d'erreurs, c'est-à-dire, celles dues à la simplification des équations, celles occasionnées par les variations de la densité du gaz combustible qui modifient le rapport de dilution air/gaz, et enfin les erreurs de mesure, on ne peut déterminer le pouvoir comburi vore et l'indice de comburité qu'avec des précisions de l'ordre de 4 % et 1 % respectivement. Thus, taking into account all the sources of errors, that is to say, those due to the simplification of the equations, those caused by the variations in the density of the combustible gas which modify the air / gas dilution ratio, and finally, measurement errors, the comburi vore power and the comburity index can only be determined with details of the order of 4% and 1% respectively.
Finalement, à la connaissance des inventeurs, les comburimètres disponibles actuellement ne donnent pas des valeurs précises et certaines du pouvoir comburivore ni de l'indice de comburité. Finally, to the knowledge of the inventors, the comburimeters currently available do not give precise and certain values of the comburivorous power or of the index of combustibility.
La présente invention a pour but de résoudre les problèmes précités. The object of the present invention is to solve the aforementioned problems.
A cet effet, l'invention a pour objet un comburimetre caractérisé en ce qu'il comprend au moins
- deux arrivées de gaz, respectivement d'un gaz comburant contenant de l'oxygène et d'un gaz combustible à brûler, chaque arrivée de gaz étant régulée en débit
- un mélangeur dont les entrées sont reliées aux dites arrivées, et capable de générer au moins deux dilutions différentes du gaz comburant dans le gaz combustible
- un four de combustion susceptible de recevoir et de brûler successivement les mélanges gazeux comburant-combustible issus du mélangeur, et capable d'assurer la combustion complète desdits mélanges
- et des moyens pour une analyse sélective de l'oxygène contenu dans les mélanges gazeux avant et après combustion.To this end, the subject of the invention is a comburimeter characterized in that it comprises at least
- two gas inlets, respectively an oxidizing gas containing oxygen and a combustible gas to be burned, each gas inlet being regulated in flow
- a mixer whose inputs are connected to said arrivals, and capable of generating at least two different dilutions of the oxidizing gas in the combustible gas
a combustion furnace capable of receiving and successively burning the oxidant-fuel gas mixtures from the mixer, and capable of ensuring the complete combustion of said mixtures
- And means for a selective analysis of the oxygen contained in the gas mixtures before and after combustion.
Plus précisément, le comburimètre selon l'invention suggère astucieusement la mesure de la concentration d'oxygène à froid, avant et après combustion, dans des mélanges gazeux comprenant un gaz oxygéné (soit un gaz comburant) dilué dans le gaz combustible étudié. More specifically, the comburimeter according to the invention cleverly suggests the measurement of the concentration of cold oxygen, before and after combustion, in gaseous mixtures comprising an oxygenated gas (or an oxidizing gas) diluted in the combustible gas studied.
Par la suite, nous utiliserons l'expression abrégée "mélange G.02 / G.C" pour signifier le mélange d'un gaz comburant contenant de l'oxygène et d'un gaz combustible. Thereafter, we will use the abbreviated expression "mixture G.02 / G.C" to mean the mixture of an oxidizing gas containing oxygen and a combustible gas.
Ainsi que nous allons le voir, différentes variantes équivalentes de l'invention sont envisageables. As we will see, different equivalent variants of the invention can be envisaged.
Tout d'abord, le comburimètre selon l'invention peut être réalisé avec un ou plusieurs fours de combustion, par exemple des fours à catalyse qui ne recevraient, chacun, qu'un mélange G.C, G.C dans un rapport de dilution déterminé. First of all, the comburimeter according to the invention can be produced with one or more combustion ovens, for example catalysis ovens which would each receive only a G.C, G.C mixture in a determined dilution ratio.
De même, pour une meilleure précision, on peut remplacer un mélangeur unique réglable, par plusieurs mélangeurs préréglés une fois pour toutes, chacun pour un rapport de dilution déterminé et montés en parallèle entre eux sur les arrivées principales de gaz combustible et de gaz comburant. Likewise, for better accuracy, a single adjustable mixer can be replaced by several mixers preset once and for all, each for a determined dilution ratio and mounted in parallel with each other on the main fuel gas and oxidant gas inlets.
De même, on peut prévoir plusieurs analyseurs sélectifs de l'oxygène. Par exemple, un analyseur serait réserve aux melan- ges G.02/G.C avant combustion et un autre analyseur serait réservé à l'analyse des fumées après combustion. Likewise, several selective oxygen analyzers can be provided. For example, one analyzer would be reserved for G.02 / G.C mixtures before combustion and another analyzer would be reserved for the analysis of smoke after combustion.
Selon une variante, les mélanges G.02/G.C sont analysés avant combustion, par un analyseur sélectif de l'oxygène paramagnétique, et les mélanges G.02/G.C après combustion sont analysés par un analyseur sélectif de l'oxygène, par exemple. une sonde zircone. According to one variant, the G.02 / G.C mixtures are analyzed before combustion, by a selective paramagnetic oxygen analyzer, and the G.02 / G.C mixtures after combustion are analyzed by a selective oxygen analyzer, for example. a zirconia probe.
Un mode de réalisation préféré comprend, outre les arrivées de gaz et le ou les mélangeurs, un four à catalyse brûlant les mélanges G.O2/G.C de différentes dilutions et un analyseur sélectif de l'oxygène analysant successivement lesdits mélanges avant et après combustion. A preferred embodiment comprises, in addition to the gas inlets and the mixer (s), a catalysis oven burning the G.O2 / G.C mixtures of different dilutions and a selective oxygen analyzer analyzing successively said mixtures before and after combustion.
Selon un autre mode de réalisation du comburimètre conforme à l'invention, à chaque rapport de dilution dans le mélange G.O2/G.C correspond un four à catalyse, les mesures des concentrations d'oxygène, avant combustion, étant faites pour les différents mélanges par un analyseur sélectif de l'oxygène, notamment un analyseur de l'oxygène paramagnétique, et les mesures des concentrations d'oxygène après combustion étant faites par un analyseur sélectif de l'oxygène, notamment une sonde zircone. According to another embodiment of the comburimeter according to the invention, each dilution ratio in the G.O2 / GC mixture corresponds to a catalysis oven, the measurements of the oxygen concentrations, before combustion, being made for the various mixtures by a selective oxygen analyzer, in particular a paramagnetic oxygen analyzer, and the measurements of the oxygen concentrations after combustion being made by a selective oxygen analyzer, in particular a zirconia probe.
Il existe un grand nombre de variantes aux différents modes de réalisation décrits ci-dessus, mais on retrouve à chaque fois, outre les arrivées de gaz comburant et combustible et la régulation en débit, au moins un four à catalyse, au moins un mélangeur et au moins un analyseur sélectif d'oxygène. There are a large number of variants to the various embodiments described above, but each time, in addition to the arrivals of oxidant and fuel gas and the flow control, there is at least one catalysis oven, at least one mixer and at least one selective oxygen analyzer.
De plus, en détaillant les éléments essentiels du comburimètre selon l'invention, il est possible d'apporter les variantes suivantes. In addition, by detailing the essential elements of the comburimeter according to the invention, it is possible to provide the following variants.
Selon une variante, le gaz contenant de l'oxygène (G.02) est remplacé par de l'oxygène pur. Alternatively, the oxygen-containing gas (G.02) is replaced by pure oxygen.
Selon une autre variante, le G.02 est de l'air. According to another variant, the G.02 is air.
Conformément à une réalisation préférée de l'invention, la régulation du débit est réalisée en imposant respectivement les pressions d'entrée du gaz comburant (G.02) et du gaz combustible (G.C), par au moins un régulateur du type "BDL", et en imposant des pressions de sortie des mélanges G.O2/G.C par au moins un régulateur du type "BUL". En effet, les débits de G.O2 et de G.C sont maintenus constants et on ne laisse comme seule liberté que le choix du rapport de dilution. In accordance with a preferred embodiment of the invention, the regulation of the flow rate is achieved by respectively imposing the inlet pressures of the oxidizing gas (G.02) and the combustible gas (GC), by at least one regulator of the "BDL" type. , and by imposing outlet pressures of the G.O2 / GC mixtures by at least one regulator of the "BUL" type. Indeed, the flow rates of G.O2 and G.C are kept constant and the only freedom left is the choice of the dilution ratio.
Conformément à une réalisation préférée de l'invention, l'analyseur sélectif de l'oxygène est un analyseur de l'oxygène paramagnétique. Contrairement à la technique antérieure où le mélange G.O2/G.C était analysé par une sonde zircone à plus de 600 OC, donc forcément après combustion du mélange, l'analyseur de l'oxygène paramagnétique effectue des analyses de mélange gazeux froid. Les analyses sont alors réalisables sur le mélange G.O,/G.C avant la combustion dans le four à catalyse. In accordance with a preferred embodiment of the invention, the selective oxygen analyzer is a paramagnetic oxygen analyzer. Unlike the prior art where the G.O2 / G.C mixture was analyzed by a zirconia probe at more than 600 OC, therefore necessarily after combustion of the mixture, the paramagnetic oxygen analyzer performs analyzes of cold gas mixture. The analyzes can then be carried out on the G.O, / G.C mixture before combustion in the catalysis oven.
La mesure avant combustion du mélange G.O2/G.C permet de tenir compte de l'oxygène libre contenu dans le gaz combustible. The measurement before combustion of the G.O2 / G.C mixture makes it possible to take account of the free oxygen contained in the combustible gas.
Conformément à une réalisation préférée de l'invention, un microprocesseur programmé, relié principalement à l'analyseur sélectif de l'oxygène, enregistre les concentrations d'oxygène des mélanges G.O2/G.C de rapports de dilution différents, et pour chacune de ces dilutions, il enregistre les concentrations d'oxygène avant et après combustion dans le four à catalyse. In accordance with a preferred embodiment of the invention, a programmed microprocessor, mainly connected to the selective oxygen analyzer, records the oxygen concentrations of the G.O2 / GC mixtures with different dilution ratios, and for each of these dilutions, it records the oxygen concentrations before and after combustion in the catalysis oven.
Ensuite, le microprocesseur calcule et donne les valeurs du pouvoir comburivore et/ou de l'indice de comburité. A cet égard, la présente invention propose également pour la détermination du pouvoir comburivore et de l'indice de comburité respectivement, deux méthodes de mesure et de calculs utilisant avantageusement le comburimètre selon l'invention.Then, the microprocessor calculates and gives the values of the comburivore power and / or of the index of combustion. In this regard, the present invention also proposes, for the determination of the comburivorous power and of the combustibility index respectively, two measurement and calculation methods advantageously using the comburimeter according to the invention.
Plus particulièrement, l'invention vise une méthode de détermination du pouvoir comburivore d'un mélange G.O2/G.C simplement à l'aide de quatre mesures de concentration d'oxygène dans deux mélanges G.O2/G.C de rapports de dilution différents, et avant et après combustion de ces deux mélanges dans le four à catalyse. More particularly, the invention relates to a method for determining the oxidising power of a G.O2 / GC mixture simply using four oxygen concentration measurements in two G.O2 / GC mixtures with different dilution ratios, and before and after combustion of these two mixtures in the catalysis oven.
En effet, à partir des quatre analyses successives d'oxy gène, on calcule le pouvoir comburivore avec la nouvelle relation (III), qui découle de la relation (I). Indeed, from the four successive oxygen gene analyzes, we calculate the comburivorous power with the new relation (III), which follows from the relation (I).
La relation (III) est la suivante
où: - pour le rapport de dilution
dans le mélange G.O2/G.C, o2 11 est la concentration d'oxygène avant combustion, et O est la concentration d'oxygène après combustion, - pour le rapport de dilution
dans le mélange G.O2/
G.C, 0222 est la concentration d'oxygène avant combustion, et 2 est la concentration d'oxygène après combustion, - a est la concentration d'oxygène contenu dans le gaz comburant.The relation (III) is as follows
where: - for the dilution report
in the G.O2 / GC mixture, o2 11 is the oxygen concentration before combustion, and O is the oxygen concentration after combustion, - for the dilution ratio
in the G.O2 /
GC, 0222 is the concentration of oxygen before combustion, and 2 is the concentration of oxygen after combustion, - a is the concentration of oxygen contained in the oxidizing gas.
En tenant compte des concentrations d'oxygène dans le mélange G.O2/G.C avant la combustion, la relation (III) ne néglige pas l'oxygène libre contenu dans le gaz combustible. Taking into account the oxygen concentrations in the G.O2 / G.C mixture before combustion, the relation (III) does not neglect the free oxygen contained in the combustible gas.
De plus, on n'utilise plus d'hypothèses simplificatrices sur le pouvoir fumigène V'f, ceci grâce à l'analyse de l'oxygène excédentaire à deux rapports de dilution R1 et R2 différents. In addition, we no longer use simplifying hypotheses on the smoke power V'f, this thanks to the analysis of excess oxygen at two different dilution ratios R1 and R2.
On évite également les hypothèses simplificatrices sur la densité du gaz grâce à l'analyse d'oxygène contenu dans le mélange G.02/G.C avant combustion. C'est donc une nouvelle pratique de la comburimétrie qui en s'affranchissant des erreurs possibles et des simplifications, devient d'un usage plus universel. Il en est de même pour l'indice de comburité
que l'on obtient aisément par la mesure de la concentration d'oxygène dans les mélanges gazeux. Toutefois, on conserve dans ce cas, une hypothèse simplificatrice. La seule restriction apportée à l'indice de comburité concerne la relation, d'ailleurs très bonne, qui relie le pouvoir combukivore Va avec le pouvoir fumigène V'f.The simplifying hypotheses on the density of the gas are also avoided by analyzing the oxygen contained in the G.02 / GC mixture before combustion. It is therefore a new practice of comburimetry which, freeing itself from possible errors and simplifications, becomes more universal. The same is true for the combustion index
which is easily obtained by measuring the oxygen concentration in the gas mixtures. However, in this case, we keep a simplifying hypothesis. The only restriction on the combustion index concerns the relationship, which is moreover very good, which links the combukivore power Va with the smoke power V'f.
Cette simplification est la suivante
V'f = 0,72 + a Va (IV)
Malgré tout, la méthode de mesure et de calcul de l'indice de comburité, utilisant le comburimètre selon l'invention, suppose simplement quatre mesures de concentration d'oxygène.This simplification is as follows
V'f = 0.72 + a Va (IV)
Despite everything, the method of measuring and calculating the combustion index, using the comburimeter according to the invention, simply supposes four measurements of oxygen concentration.
Tout d'abord, on réalise la mesure, avant combustion, de la concentration d'oxygène contenu dans un mélange G.02/Gaz combustible étalon de densité dG1 connue, ainsi que la mesure après combustion de la concentration excédentaire d'oxygène dans le mélange G.O2/G.C (G.C étant le gaz combustible étudié), telle que dans ces deux mélanges, on utilise à chaque fois le même volume V1 de gaz comburant (G.02) et que la régulation en débit du gaz combustible
G.C et du gaz combustible étalon soient identiques.First of all, the concentration of oxygen contained in a G.02 / Standard fuel gas mixture of known density DG1 is measured before combustion, as well as the measurement after combustion of the excess concentration of oxygen in the G.O2 / GC mixture (GC being the combustible gas studied), such that in these two mixtures, the same volume V1 of oxidizing gas (G.02) is used each time and that the flow rate regulation of the combustible gas
GC and standard fuel gas are identical.
Ensuite on réalise la mesure, avant combustion, de la concentration d'oxygène contenu dans un mélange G.O2/gaz combustible étalon, de densité connue dG2, et la mesure après combustion de la concentration d'oxygène contenu dans un mélange G.O2/G.C (G.C étant le gaz combustible étudié), telle que, dans ces deux mélanges, on utilise à chaque fois le même volume V2 de gaz comburant (G.02), V2 étant différent de V1, et que la régulation en débit du gaz combustible G.C et du gaz combustible étalon soient identiques. Then the measurement is made, before combustion, of the concentration of oxygen contained in a mixture G.O2 / standard fuel gas, of known density dG2, and the measurement after combustion of the concentration of oxygen contained in a mixture G.O2 / GC (GC being the combustible gas studied), such that, in these two mixtures, the same volume V2 of oxidizing gas is used each time (G.02), V2 being different from V1, and that the flow regulation of the GC combustible gas and standard combustible gas are identical.
L'intérêt de cette méthode réside dans la connaissance précise des densités dG1 et dG2 des gaz étalons. Par suite, à partir de l'équation (II), et en tenant compte de la simplification apportée par la relation (IV), on en déduit la relation (V) suivante
o2 est la concentration d'oxygène, avant combustion, contenu dans le mélange G.02/gaz combustible étalon de rapport de dilution RG1.The interest of this method lies in the precise knowledge of the densities dG1 and dG2 of the standard gases. Consequently, starting from equation (II), and taking into account the simplification brought by relation (IV), we deduce the following relation (V)
o2 is the oxygen concentration, before combustion, contained in the G.02 / standard combustible gas mixture with dilution ratio RG1.
4 o2 est la concentration d'oxygène, avant combustion contenu dans le mélange G.02/gaz combustible étalon de rapport de dilution RG2. 4 o2 is the oxygen concentration, before combustion, contained in the G.02 / standard combustible gas mixture with dilution ratio RG2.
O2 est la concentration d'oxygène, après combustion contenu dans le mélange G.o2/G.c de rapport de dilution R C est la concentratior d'oxygène, après cG..F.~Stion, contenu dans le mélange G.02/G.C de rapport de dilution R . O2 is the oxygen concentration, after combustion contained in the mixture G.o2 / Gc of dilution ratio RC is the oxygen concentratior, after cG..F. ~ Stion, contained in the mixture G.02 / GC of dilution ratio R.
Bien entendu, il est tout à fait possible d'utiliser un seul gaz étalon, de densité connue dG. Dans ce cas dG = dG1 = dG2
La relation (V) devient
The relation (V) becomes
A nouveau, dans le calcul de I, on s'affranchit de la simplification concernant la densité du gaz combustible étudié. Again, in the calculation of I, we get rid of the simplification concerning the density of the fuel gas studied.
Il est donc clair que cette méthode de mesure, qui utilise le comburimètre selon l'invention, donne des résultats très précis.It is therefore clear that this measurement method, which uses the comburimeter according to the invention, gives very precise results.
Cette méthode présente l'avantage d'être généralisable à l'étude de n'importe quel gaz dont on veut connaître les caractéristiques de combustion, i.e. le pouvoir comburivore et l'indice de comburité.This method has the advantage of being generalizable to the study of any gas for which one wants to know the combustion characteristics, i.e. the combustive power and the combustion index.
L'invention sera bien comprise au vu de la description qui va suivre, donnée en référence à la figure unique représentant schématiquement un mode de réalisation préférée de l'appareil selon l'invention. The invention will be clearly understood in the light of the description which follows, given with reference to the single figure schematically representing a preferred embodiment of the apparatus according to the invention.
Comme on l'a déjà dit, le comburimètre comprend essentiellement les éléments suivants
- une arrivée principale 1 de gaz comburant (G.O2) dont la pression d'entrée est régulée par un régulateur de type"BDL"2.As already mentioned, the comburimeter essentially comprises the following elements
- a main supply 1 of oxidizing gas (G.O2) whose inlet pressure is regulated by a "BDL" type regulator 2.
Ensuite, le flux de gaz comburant, régulé en pression, est partagé entre les conduites 3 et 4 qui sont pourvues respectivement des vannes 5 et 6 ;
- une arrivée principale 7 de gaz combustible (G.C) dont la pression d'entrée est régulée par un régulateur de type"BDL"8. Then, the flow of oxidizing gas, regulated in pressure, is shared between the lines 3 and 4 which are provided with valves 5 and 6 respectively;
- a main fuel gas inlet (GC) 7, the inlet pressure of which is regulated by a "BDL" type regulator 8.
Ensuite, le flux de gaz combustible (G.C), régulé en pression, est partagé entre les deux conduites 9 et 10 qui sont respectivement pourvues des vannes 11 et 12 ;
- deux mélangeurs 13 et 14 dont les conduites de sortie, respectivement 15 et 16 sont chacune pourvues de régulateurs de pression de type "BUL", respectivement 17 et 18. Les entrées d mélangeur 13 sont constituées par la conduite 3, ~ra-s-or- t gar comburant (G.02, a 12 conduite c gaz combustible (G.C). Les entrées du mélangeur 14 sont constituées par la conduite 4, transportant le gaz comburant (G.O2), et la conduite 10 transportant le gaz combustible (G.C).Then, the flow of combustible gas (GC), regulated in pressure, is shared between the two pipes 9 and 10 which are respectively provided with valves 11 and 12;
- Two mixers 13 and 14, the outlet lines, respectively 15 and 16 are each provided with pressure regulators of the "BUL" type, respectively 17 and 18. The mixer inputs 13 are constituted by line 3, ~ ra-s -or- oxidant gar (G.02, has 12 fuel gas line (GC). The inputs of the mixer 14 are constituted by line 4, transporting the oxidant gas (G.O2), and line 10 transporting the gas fuel (GC).
- un four à catalyse 19 dont l'entrée est reliée à une conduite 20 qui reçoit alternativement les mélanges gazeux régulés en pression issus des mélangeurs 13 ou 14, par l'intermédiaire du sélecteur 21, et dont la sortie est une conduite 22 d'évacuation des fumées résultant de la combustion. Une conduite 26 montée en dérivation sur la conduite 22 assure la prise d'échantillon des fumées de combustion. - A catalysis oven 19, the inlet of which is connected to a pipe 20 which alternately receives the pressure-regulated gas mixtures from mixers 13 or 14, via the selector 21, and the outlet of which is a pipe 22 of smoke evacuation resulting from combustion. A pipe 26 mounted as a bypass on the pipe 22 takes the sample of combustion fumes.
- un analyseur 23 sélectif de l'oxygène paramagnétique, qui comporte les conduites d'entrée 24, 25, 26 et 27 en différents mélanges gazeux à analyser successivement. Les conduites 24 et 25, accédant à deux des entrées de l'analyseur 23, sont reliées respectivement aux conduites 15 et 16, juste en aval des régulateurs de type "BUL" 17 et 18. La conduite 26 assure le passage d'une partie des fumées, issues du four à catalyse 19 vers une entrée de l'analyseur 23. La conduite 27, qui assure le passage du gaz combustible (G.C) vers une entrée de l'analyseur 23, est connectée sur l'arrivée principale 7 du gaz combustible juste en aval du régulateur de type"BDL"8. La conduite 27 est pourvue d'une vanne 28. - a paramagnetic oxygen analyzer 23, which comprises the inlet pipes 24, 25, 26 and 27 in different gas mixtures to be analyzed successively. The lines 24 and 25, accessing two of the inputs of the analyzer 23, are respectively connected to the lines 15 and 16, just downstream of the "BUL" type regulators 17 and 18. The line 26 ensures the passage of a portion fumes from the catalysis furnace 19 to an inlet to the analyzer 23. The pipe 27, which ensures the passage of combustible gas (GC) to an inlet to the analyzer 23, is connected to the main inlet 7 of the combustible gas just downstream from the "BDL" type regulator 8. Line 27 is provided with a valve 28.
- un microprocesseur programmé 29, est tout d'abord connecté avec l'analyseur 23. Aussi, à partir du microprocesseur 29, on commande la prise d'échantillon dans les conduites 15, 16 et 22, à partir respectivement des conduites 24, 25 et 26 qui alimentent successivement l'analyseur 23, grâce à un jeu de vannes, intégrées dans l'analyseur 23, sur chacune des conduites concernées. Le microprocesseur commande l'accès à l'analyseur 23 des mélanges G.O2/G.C avant ou après combustion. De plus, le microprocesseur est relié par un jeu de connexions (non représentées) aux vannes 5, 6, 11, 12 et 28, aux régulateurs de pression 2, 8, 17, 18, aux mélangeurs 13 et 14 et au sélecteur 21. - a programmed microprocessor 29, is first of all connected with the analyzer 23. Also, from the microprocessor 29, the taking of the sample in the lines 15, 16 and 22 is controlled, respectively from the lines 24, 25 and 26 which successively supply the analyzer 23, thanks to a set of valves, integrated in the analyzer 23, on each of the pipes concerned. The microprocessor controls access to the analyzer 23 of the G.O2 / G.C mixtures before or after combustion. In addition, the microprocessor is connected by a set of connections (not shown) to the valves 5, 6, 11, 12 and 28, to the pressure regulators 2, 8, 17, 18, to the mixers 13 and 14 and to the selector 21.
Comme on le comprend aisément par l'intermédiaire du microprocesseur 29, on commande automatiquement le fonctionnement du comburimètre se on I'inftion. As can easily be understood by means of the microprocessor 29, the operation of the comburimeter is automatically controlled when ingested.
- un détecteur d'imbrûlés 30, connecté sur la conduite 22 d'évacuation des fumées du four à catalyse 19, est également relié au microprocesseur 29. a burnt detector 30, connected to the pipe 22 for evacuating the fumes from the catalysis oven 19, is also connected to the microprocessor 29.
Le comburimètre fonctionne de la façon suivante
En ce qui concerne la mesure du pouvoir comburivore Va, les différents éléments du comburimètre sont pilotés par le microprocesseur 29.The comburimeter works as follows
With regard to the measurement of the comburivore power Va, the different elements of the comburimeter are controlled by the microprocessor 29.
Tout d'abord, le gaz combustible (G.C.) à étudier, après son admission par l'arrivée principale 7 est régulé en pression par le régulateur 8. First of all, the combustible gas (G.C.) to be studied, after its admission by the main inlet 7 is regulated in pressure by the regulator 8.
Dans un premier temps, les vannes 6, 12 et 28 sont fermées et les vannes 5 et 11 sont ouvertes. Initially, the valves 6, 12 and 28 are closed and the valves 5 and 11 are open.
Le gaz combustible est donc dirigé par la conduite 9 sur le mélangeur 13 qui reçoit sur son autre entrée le gaz comburant (G.O2) issu de l'arrivée principale 1, régulé en pression par le régulateur 2 et circulant dans la conduite 3. The combustible gas is therefore directed through line 9 to the mixer 13 which receives on its other inlet the oxidizing gas (G.O2) coming from the main inlet 1, regulated in pressure by the regulator 2 and circulating in the line 3.
Le mélangeur 13 est ajusté pour donner une dilution précise
R1 de gaz comburant (G.O2) dans le gaz combustible (G.C.). Le régulateur de pression 17 monté sur la sortie du mélangeur 13 assure une chute de pression constante d'une part dans la conduite 3 contenant le gaz comburant, et d'autre part dans la conduite 9 contenant le gaz combustible. Ainsi on maitrise parfaitement les débits de gaz dans les conduites du comburimètre et on les rend insensibles aux perturbations extérieures.Mixer 13 is adjusted to give precise dilution
R1 of oxidizing gas (G.O2) in the combustible gas (GC). The pressure regulator 17 mounted on the outlet of the mixer 13 ensures a constant pressure drop on the one hand in the line 3 containing the oxidizing gas, and on the other hand in the line 9 containing the combustible gas. This perfectly controls the gas flow rates in the comburimeter pipes and makes them insensitive to external disturbances.
Ensuite, on effectue dans le mélange de gaz G.O2/G.C régulé en débit, une prise d'échantillon que l'on envoie par la conduite 24, dans l'analyseur 23 qui mesure la concentration d'oxygène 11
O2 contenue dans le mélange de dilution R11 avant combustion.Then, in the gas mixture G.O2 / GC regulated in flow rate, a sample is taken which is sent via line 24, into the analyzer 23 which measures the oxygen concentration 11
O2 contained in the dilution mixture R11 before combustion.
Il
La valeur 2 est enregistrée par le microprocesseur 29. Puis, le mélange G.O;/G.C (de dilution R1) est dirigé vers le four à catalyse 19 par l'intermédiaire du sélecteur 21 et de la conduite d'alimentation 20. Le four 19 est conçu pour brûler totalement et en continu le gaz combustible (G.C) contenu dans les mélanges G.O2/G.C. De plus, la combustion est calculée afin de s'effectuer rapidement dans le four. Les premières fumées de combustion, produites par la combustion du mélange G.02/G.C, de dilution R1, qui circulent dans le four (et qui sont ensuite évacuées par la conduite 22) servent à purger le four des traces de gaz laissées par les mélanges précédemment étudiés.Après un certain temps, facilement déterminable avec les conditions de combustion et le débit de gaz, on effectue la prise d'un échantillon par l'intermédiaire de la conduite 26 qui est connectée sur la conduite 22 d'évacuation des gaz du four. L'échantillon est envoyé dans l'analyseur 23. On mesure alors la concentration O2 de l'oxygène excédentaire contenu dans ce mélange après combustion. La valeur 2 est enregistrée dans le microprocesseur.he
The value 2 is recorded by the microprocessor 29. Then, the GO; / GC (dilution R1) mixture is directed to the catalysis furnace 19 via the selector 21 and the supply line 20. The furnace 19 is designed to completely and continuously burn the combustible gas (GC) contained in the G.O2 / GC mixtures In addition, combustion is calculated in order to be carried out quickly in the oven. The first combustion fumes, produced by the combustion of the G.02 / GC mixture, of dilution R1, which circulate in the oven (and which are then evacuated via line 22) are used to purge the oven of traces of gas left by the mixtures previously studied. After a certain time, easily determinable with the combustion conditions and the gas flow rate, a sample is taken via the line 26 which is connected to the gas discharge line 22 from the oven. The sample is sent to the analyzer 23. The O2 concentration of the excess oxygen contained in this mixture after combustion is then measured. The value 2 is stored in the microprocessor.
Au préalable, avant chaque prise d'un échantillon des fumées résultant de la combustion d'un mélange G.O2/G.C, il est possible de vérifier que la combustion dans le four à catalyse a permis de brûler totalement le gaz combustible. Pour ce faire, on effectue une prise d'échantillon des fumées qui, par l'intermédiaire de la conduite 31 est amené pour analyse au détecteur d'imbrûlés 30. Ce contrôle est aisément commandable à partir du microprocesseur 29 que l'on peut relier au détecteur 30. Beforehand, before each sample of the fumes resulting from the combustion of a G.O2 / G.C mixture is taken, it is possible to verify that the combustion in the catalysis oven has made it possible to completely burn the combustible gas. To do this, a sample of the fumes is taken which, via the pipe 31 is brought for analysis to the unburnt detector 30. This control is easily controllable from the microprocessor 29 which can be connected to detector 30.
Ensuite, on effectue une deuxième opération commandée à partir du microprocesseur 29) afin de compléter les mesures nécessaires au calcul du pouvoir comburivore du gaz combustible étudié. Then, a second operation is carried out controlled from the microprocessor 29) in order to complete the measures necessary for the calculation of the combustive power of the fuel gas studied.
A cet effet, on ferme les vannes 5 et 11, on ouvre les vannes 6 et 12, la vanne 28 étant maintenue fermée. De la même façon que précédemment, le gaz combustible à étudier (G.C) issu de l'arrivée principale 7, régulé en pression par le régulateur 8, et circulant dans la conduite 10, est envoyé sur le mélangeur 14 qui reçoit sur son autre entrée le gaz comburant (G.02), issu de l'arrivée 1, régulé en pression par le régulateur 2 et circulant dans la conduite 4. Le mélangeur 14 est ajusté de façon à réaliser une dilution R2 (différente de R1 précédemment obtenue) du gaz comburant (G.02 > dans le gaz combustible (G.C). Le mélange G.02zG.C de dilution R2 est régulé en pression par le régulateur 18 qui a exactement la même fonction que le régulateur 17.Ensuite, on effectue sur le mélange G.o2/G.C de dilution R2, une prise d'échantillon, par l'intermédiaire de la conduite 25, que l'on envoie dans l'analyseur 23 qui mesure la concentration d'oxygène o2 contenue dans ce melange. La valeur o2 est enregistrée par le microprocesseur 29. To this end, the valves 5 and 11 are closed, the valves 6 and 12 are opened, the valve 28 being kept closed. In the same way as before, the combustible gas to be studied (GC) coming from the main inlet 7, regulated in pressure by the regulator 8, and circulating in the pipe 10, is sent to the mixer 14 which receives on its other inlet the oxidizing gas (G.02), coming from the inlet 1, regulated in pressure by the regulator 2 and circulating in the pipe 4. The mixer 14 is adjusted so as to achieve a dilution R2 (different from R1 previously obtained) of oxidant gas (G.02> in combustible gas (GC). The dilution G.02zG.C R2 mixture is regulated in pressure by regulator 18 which has exactly the same function as regulator 17. G.o2 / GC dilution R2 mixture, taking a sample, via line 25, which is sent to the analyzer 23 which measures the oxygen concentration o2 contained in this mixture. o2 is recorded by the microprocessor 29.
Puis, on connecte le sélecteur 21 sur la conduite 16 qui dirige le mélange GO2/G.C de dilution R2 dans le four 19. En raison de la rapidité de la combustion du mélange gazeux, et de la circulation des fumées dans le four, les traces de gaz laissées par les mélanges précédents sont rapidement évacuées par la conduite de sortie 22 du four. Après un certain temps, facilement déterminable avec les données concernant la combustion, on peut raisonnablement commander une prise d'échantillon dans les fumées produites par la combustion du mélange G.02/G.C de dilution R2.L'échantillon, pris par l'intermédiaire de la conduite 26, qui communique avec la conduite 22 d'évacuation des fumées, est analysé dans l'analyseur 23 qui mesure alors la valeur de la concentration de l'oxygène excédentaire 2 restant dans la fumée de combustion du mélange G.02/G.C de dilution R2. La valeur O"2 est enregistrée par le microprocesseur 29. Avec les
11 22 ' " valeurs O2,O2, O2 et O2, on peut alors calculer le pouvoir
O2 , O2 peut et calculer O comburivore en utilisant la relation (III) citée précédemment.Then, the selector 21 is connected to the pipe 16 which directs the GO2 / GC dilution mixture R2 in the oven 19. Due to the rapid combustion of the gas mixture, and the circulation of the fumes in the oven, the traces gases left by the previous mixtures are quickly evacuated via the outlet pipe 22 from the oven. After a certain time, easily determinable with the combustion data, it is reasonable to order a sample from the fumes produced by the combustion of the G.02 / GC dilution R2 mixture. The sample, taken via of the pipe 26, which communicates with the pipe 22 for evacuating the smoke, is analyzed in the analyzer 23 which then measures the value of the concentration of excess oxygen 2 remaining in the combustion smoke of the mixture G.02 / R2 dilution GC. The value O "2 is recorded by the microprocessor 29. With the
11 22 '"values O2, O2, O2 and O2, we can then calculate the power
O2, O2 can and calculate O comburivore using the relation (III) quoted previously.
En ce qui concerne la détermination de l'indice de comburité du gaz combustible (G.C) que l'on étudie, les différents éléments constitutifs du comburimètre sont commandés par le programme chargé dans le microprocesseur 29. With regard to the determination of the combustibility index of the combustible gas (G.C) that we are studying, the various constituent elements of the comburimeter are controlled by the program loaded in the microprocessor 29.
Tout d'abord, on conserve les valeurs O2 et O2 de concentration d'oxygène excédentaire contenu respectivement dans les mélanges G.02/G.C de dilution R1 et R2 après leur combustion dans le four à catalyse 19. First of all, the O2 and O2 values of excess oxygen concentration contained in the G.02 / G.C mixtures of dilution R1 and R2 are preserved after their combustion in the catalysis furnace 19.
Ensuite on réalise un mélange d'un gaz combustible étalon (de densité dG, avec le gaz comburant (noté G.02), exactement de la même façon et dans le même circuit que le mélange G.o2/G.C de dilution R1. Then a standard combustible gas (of density dG) is mixed with the oxidizing gas (noted G.02), in exactly the same way and in the same circuit as the mixture G.o2 / G.C of dilution R1.
Le gaz combustible étalon est amené dans le comburimètre par l'arrivée principale 7 et il est régulé par les régulateurs 8 et 17 au même débit que le gaz combustible (G.C) étudié. The standard combustible gas is brought into the comburimeter by the main inlet 7 and it is regulated by the regulators 8 and 17 at the same flow rate as the studied combustible gas (G.C).
De plus, au niveau du mélangeur 13 , on introduit dans le mélange
G.02/gaz combustible étalon, la même quantité volumique V1 de gaz comburant (G.02) que dans le mélange G.02/G.C de dilution R1.In addition, at the level of the mixer 13, the mixture is introduced into the mixture.
G.02 / standard combustible gas, the same volume quantity V1 of oxidizing gas (G.02) as in the G.02 / GC dilution R1 mixture.
On obtient un mélange G.02/gaz combustible étalon de dilution RG1.A G.02 / standard fuel gas dilution RG1 mixture is obtained.
Ensuite, on mesure dans l'analyseur 23, la concentration
3 d'oxygène 2 , dans le mélange G.02/gaz combustible étalon de dilution RG1, avant combustion, par la prise d'un échantillon
3 dans la conduite 24. La valeur O2 est enregistrée par le micropro- cesseur.Then, in the analyzer 23, the concentration is measured
3 of oxygen 2, in the G.02 / standard dilution combustible gas mixture RG1, before combustion, by taking a sample
3 in line 24. The O2 value is recorded by the microprocessor.
Puis, on réalise un autre mélange du même gaz combustible étalon de densité dG avec le gaz comburant (G.02). Pour ce faire, le gaz combustible étalon est amené dans le comburimètra par l'arrivée principale 7 et il est régulé, par les régulateurs 8 et 18, au même débit que le gaz combustible étudié. Then, another mixture of the same standard combustible gas of density dG is produced with the oxidizing gas (G.02). To do this, the standard combustible gas is brought into the comburimetre via the main inlet 7 and it is regulated, by regulators 8 and 18, at the same flow rate as the studied combustible gas.
Le gaz combustible étalon ainsi régulé est conduit au mélangeur 14 qui reçoit à son autre entrée le gaz comburant G.02. The standard combustible gas thus regulated is led to the mixer 14 which receives at its other inlet the oxidizing gas G.02.
Le mélangeur 14 est réglé de la même façon soit sur la même position que celle utilisée pour la réalisation du mélange G.02/G.C de dilution R2. Par conséquent, on introduit dans le mélange
G.02/gaz combustible étalon la même quantité volumique V2 de gaz comburant G.02 que dans le mélange G.02/G.C de dilution R2.The mixer 14 is adjusted in the same way, ie in the same position as that used for producing the G.02 / GC dilution R2 mixture. Therefore, we introduce into the mixture
G.02 / standard combustible gas the same volume quantity V2 of oxidizing gas G.02 as in the G.02 / GC dilution R2 mixture.
On obtient un mélange G.02/gaz combustible étalon de dilution RG2. A G.02 / standard fuel gas dilution RG2 mixture is obtained.
Ensuite, on mesure dans l'analyseur 23 la concentration 4 d'oxygène O2 contenue dans le mélange G.02/gaz combustible étalon de dilution RG2, par la prise d'un échantillon dans la conduite 4 25 (donc sans combustion). La valeur 02 est enregistrée dans le microprocesseur 29. Then, in the analyzer 23, the concentration 4 of oxygen O2 contained in the mixture G.02 / standard fuel gas of dilution dilution RG2 is measured, by taking a sample in the line 4 (therefore without combustion). The value 02 is stored in the microprocessor 29.
Les deux mélanges G.02/gaz combustible étalon, respectivement de dilution RG1 et RG2 sont évacués successivement après analyse, simplement- par la conduite 22, après passage dans le sélecteur 21 et le four à catalyse 19. The two mixtures G.02 / standard fuel gas, respectively of dilution RG1 and RG2 are evacuated successively after analysis, simply by line 22, after passage through the selector 21 and the catalysis furnace 19.
Le contrôle d'une éventuelle dérive de l'analyseur 23 de l'oxygène est simplement fait en commandant la fermeture des vannes !2 et 11, l'ouverture de la vanne 28, et l'alimentation de l'arrivée 7 en un gaz combustible étalon, et qui contient une concentration connue d'oxygène. L'analyseur 23 est alors alimenté en gaz étalon par la conduite 27, et y mesure la concentration d'oxygène de ce gaz. Si l'analyseur a dérivé au-delà d'une certaine consigne que l'on s'est prescrite, il est nécessaire de l'étalonner à nouveau. Ensuite, par une simple commande de la fermeture de la vanne 28, le comburimètre selon l'invention est pret pour la poursuite des études de combustion des gaz combustibles. The control of a possible drift of the oxygen analyzer 23 is simply done by controlling the closing of the valves! 2 and 11, the opening of the valve 28, and the supply of the inlet 7 with a gas. standard fuel, and which contains a known concentration of oxygen. The analyzer 23 is then supplied with standard gas via line 27, and measures the oxygen concentration of this gas there. If the analyzer has drifted beyond a certain prescribed limit, it is necessary to recalibrate it. Then, by a simple command to close the valve 28, the comburimeter according to the invention is ready for further studies of combustion of combustible gases.
Il va de soi que l'invention ne saurait se limiter à l'exem ple décrit mais s'étend à de multiples variantes ou équivalents (dont certains ont été cités dans le texte de la description) dans la mesure où sont respectées les caractéristiques énoncées dans les revendications jointes. It goes without saying that the invention cannot be limited to the example described but extends to multiple variants or equivalents (some of which have been mentioned in the text of the description) insofar as the stated characteristics are respected in the appended claims.
Le comburimètre selon l'invention s'applique à l'analyse de tous les gaz susceptibles d'être brûlés par un gaz comburant oxygéné. The comburimeter according to the invention applies to the analysis of all the gases liable to be burned by an oxygenated oxidizing gas.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8407925A FR2564591B1 (en) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | COMBURIMETER AND METHODS OF USE FOR DETERMINING FUEL POWER AND THE FUEL COMBURITY INDEX |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8407925A FR2564591B1 (en) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | COMBURIMETER AND METHODS OF USE FOR DETERMINING FUEL POWER AND THE FUEL COMBURITY INDEX |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2564591A1 true FR2564591A1 (en) | 1985-11-22 |
| FR2564591B1 FR2564591B1 (en) | 1988-01-15 |
Family
ID=9304239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8407925A Expired FR2564591B1 (en) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | COMBURIMETER AND METHODS OF USE FOR DETERMINING FUEL POWER AND THE FUEL COMBURITY INDEX |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2564591B1 (en) |
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- 1984-05-18 FR FR8407925A patent/FR2564591B1/en not_active Expired
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2564591B1 (en) | 1988-01-15 |
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